CN114381815A - 一种弹性单丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:1)热塑性聚酰胺弹性体的制备,制得热塑性聚酰胺弹性体;2)热塑性聚酰胺弹性单丝的制备,制得公称线密度范围为55~660dtex,断裂强度≧2.5cN/dtex、断裂伸长率60~100%、伸长30%时弹性回复率≧95%的热塑性聚酰胺弹性单丝。本发明的热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)可以免去单体的萃取,从而可采用熔体直纺技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE的质量波动;采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹性单丝的制备方法,属于新型化学纤维领域。更具体的,是一种以热塑性聚酰胺(TPAE)弹性体为原料,通过纺丝、牵伸、热定型的方法制备弹性单丝。
背景技术
单丝作为合成纤维中极具特色的品种之一,随着制备技术的不断进步、应用领域的不断拓展,近年来发展迅速。其常用的原料主要有聚酯类(PET、PBT、PTT)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE) 及聚氨酯(TPU)、聚醚酯(TPEE)、聚苯硫醚(PPS)等,并且可以根据不同的用途进行功能化及差别化单丝的生产。单丝的主要用途有拉链、牙刷、丝网、渔网、钓鱼线、球拍、输送带、绳带、织物、鞋帽、经编间隔织物间隔层等。但目前大多生产方式都是以切片纺为主,即把聚合物先做成切片、再将切片重新干燥再熔融进行纺丝,存在生产流程长、成本增加、质量易波动等不足,同时新型聚合物的使用比较少,大大制约了单丝行业更快更好的发展。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种弹性单丝的制备方法。本发明包括以聚酰胺66为硬段、聚醚为软段合成的热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)为原料,直接通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽冷却固化及经多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终卷绕成形,从而制得伸长30%弹性回复率≧95%的弹性单丝,满足后道应用的新需求。
本发明的技术方案是:
一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:
1)热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)的制备:以聚酰胺66为硬段、聚醚为软段,制得邵氏硬度为40~75、熔点为190~215℃、熔指 5~30g·(10min)-1的热塑性聚酰胺弹性体;
2)热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝的制备:将步骤1)制得的热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维;其中熔体输送管道的温度为220~240℃,纺丝头温度为230~250℃、压力为10~25Mpa,冷却水槽温度为15~35℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度50~70℃条件下进行1.1~1.5倍的预牵伸,然后在 100~140℃条件下进行3.0~5.0倍的第二次牵伸,紧接着在120~160℃条件下进行松驰热定型,最后在100~300m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子;制得公称线密度范围为55~660dtex,断裂强度≧2.5cN/dtex、断裂伸长率60~100%、伸长30%时弹性回复率≧95%的热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝。
所述的热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)制备中:聚酰胺硬段采用聚酰胺66盐(山东东辰工程塑料有限公司),聚酰胺硬段含量占热塑性聚酰胺原料的总质量百分比为50~80%;聚醚软段采用聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇(聚四氢呋喃)中的一种多种(阿拉丁),聚醚软段总量占热塑性聚酰胺原料的总质量百分比为20~50%。
本发明的有益效果为:本发明由聚酰胺66盐为硬段、聚醚为软段合成的新型热塑性弹性体TPAE,具有优良的弹性,可为弹性单丝的制备提高原料保证;其次以聚酰胺66盐为硬段合成的TPAE可以免去单体的萃取,因此可以采用熔体直接纺丝技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE的质量波动;第三采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
具体实施方式
下面通过具体实施例,对本发明作进一步的描述。
邵氏硬度按GB/T 2411-2008进行测试;
熔点按GB/T 19466-2004进行测试;
熔融指数按GB/T 3682-2000,在235℃、2.16kg条件下测试;
纤维的断裂强度和断裂伸长率按GB/T 14344-2008化学纤维长丝拉伸性能试验方法测试。
纤维的弹性回复率按FZ/T 50007-2012进行测试。
实施例1
本实施例的一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:1)热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)的制备:以占聚合物原料的总质量百分比 80%的硬段聚酰胺66、占聚合物原料的总质量百分比20%的软段聚乙二醇为原料,制得邵氏硬度为75、熔点为214.8℃、熔指5.3g·(10min)-1 的热塑性聚酰胺弹性体,然后直接通过增压泵和熔体输送管道送至单丝纺丝工序(详见表1,表1为共聚反应单体成份及聚酰胺弹性体主要物性指标表)。
2)热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝的制备:将上述热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维;其中主要工艺控制参数为:熔体输送管道的温度为240℃,纺丝头温度为250℃、纺丝头初压为25Mpa,冷却水槽温度为35℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度70℃条件下进行1.1倍的预牵伸,然后在140℃条件下进行3.0倍的第二次牵伸,紧接着在160℃条件下进行松驰热定型,最后在300m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子;单丝的线密度为 660dtex,断裂强度2.52cN/dtex、断裂伸长率101.5%、伸长30%时弹性回复率96.1%的TPAE单丝。
本实施例由聚酰胺66盐为硬段、聚醚为软段合成的新型热塑性弹性体TPAE,具有优良的弹性,可为弹性单丝的制备提高原料保证;其次以聚酰胺66盐为硬段合成的TPAE可以免去单体的萃取,因此可以采用熔体直接纺丝技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE 的质量波动;第三采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
实施例2
本实施例的一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:1)热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)的制备:以占聚合物原料的总质量百分比 70%的硬段聚酰胺66盐、占聚合物原料的总质量百分比30%的软段聚丙二醇为原料,制得邵氏硬度为66、熔点为208.5℃、熔指13.9g·(10min)-1的热塑性聚酰胺弹性体,然后直接通过增压泵和熔体输送管道送至纺丝工序(详见表1)。
2)热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝的制备:将上述热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维。其中主要工艺控制参数为:熔体输送管道的温度为235℃,纺丝头温度为245℃、纺丝头初压为20Mpa,冷却水槽温度为30℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度65℃条件下进行1.2倍的预牵伸,然后在130℃条件下进行3.5倍的第二次牵伸,紧接着在150℃条件下进行松驰热定型,最后在250m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子。单丝的线密度为 550dtex,断裂强度2.69cN/dtex、断裂伸长率97.1%、伸长30%时弹性回复率96.8%的TPAE单丝。
本实施例由聚酰胺66盐为硬段、聚醚为软段合成的新型热塑性弹性体TPAE,具有优良的弹性,可为弹性单丝的制备提高原料保证;其次以聚酰胺66盐为硬段合成的TPAE可以免去单体的萃取,因此可以采用熔体直接纺丝技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE 的质量波动;第三采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
实施例3
本实施例的一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:1)热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)的制备:以占聚合物原料的总质量百分比 60%的硬段聚酰胺66盐、占聚合物原料的总质量百分比40%的软段聚四氢呋喃为原料,制得邵氏硬度为58、熔点为202.3℃、熔指25.1g·(10min)-1的热塑性聚酰胺弹性体,然后直接通过增压泵和熔体输送管道送至纺丝工序(详见表1)。
2)热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝的制备:将上述热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维。其中主要工艺控制参数为:熔体输送管道的温度为230℃,纺丝头温度为240℃、纺丝头初压为20Mpa,冷却水槽温度为25℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度60℃条件下进行1.3倍的预牵伸,然后在120℃条件下进行4.0倍的第二次牵伸,紧接着在140℃条件下进行松驰热定型,最后在200m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子。单丝的线密度为 330dtex,断裂强度2.70cN/dtex、断裂伸长率94.3%、伸长30%时弹性回复率97.3%的TPAE单丝。
本实施例由聚酰胺66盐为硬段、聚醚为软段合成的新型热塑性弹性体TPAE,具有优良的弹性,可为弹性单丝的制备提高原料保证;其次以聚酰胺66盐为硬段合成的TPAE可以免去单体的萃取,因此可以采用熔体直接纺丝技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE 的质量波动;第三采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
实施例4
本实施例的一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:1)热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)的制备:以占聚合物原料的总质量百分比 50%的硬段聚酰胺66盐、占聚合物原料的总质量百分比50%的软段聚丙二醇为原料,制得邵氏硬度为43、熔点为196.1℃、熔指29.2g·(10min)-1的热塑性聚酰胺弹性体,然后直接通过增压泵和熔体输送管道送至纺丝工序(详见表1)。
2)热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝的制备:将上述热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维。其中主要工艺控制参数为:熔体输送管道的温度为225℃,纺丝头温度为235℃、纺丝头初压为15Mpa,冷却水槽温度为25℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度60℃条件下进行1.3倍的预牵伸,然后在120℃条件下进行4.0倍的第二次牵伸,紧接着在140℃条件下进行松驰热定型,最后在200m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子。单丝的线密度为 220dtex,断裂强度2.75cN/dtex、断裂伸长率92.7%、伸长30%时弹性回复率98.9%的TPAE单丝。
本实施例由聚酰胺66盐为硬段、聚醚为软段合成的新型热塑性弹性体TPAE,具有优良的弹性,可为弹性单丝的制备提高原料保证;其次以聚酰胺66盐为硬段合成的TPAE可以免去单体的萃取,因此可以采用熔体直接纺丝技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE 的质量波动;第三采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
实施例5
本实施例的一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:1)热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)的制备:以占聚合物原料的总质量百分比 60%的硬段聚酰胺66盐、占聚合物原料的总质量百分比40%的软段聚乙二醇、聚丙二醇(其中聚乙二醇、聚丙二醇分别占聚合物原料的总质量百分比20%)为原料,制得邵氏硬度为55、熔点为193.7℃、熔指24.6g·(10min)-1的热塑性聚酰胺弹性体,然后直接通过增压泵和熔体输送管道送至纺丝工序(详见表1)。
2)热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝的制备:将上述热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维。其中主要工艺控制参数为:熔体输送管道的温度为220℃,纺丝头温度为230℃、纺丝头初压为15Mpa,冷却水槽温度为20℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度55℃条件下进行1.4倍的预牵伸,然后在110℃条件下进行4.5倍的第二次牵伸,紧接着在130℃条件下进行松驰热定型,最后在150m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子。单丝的线密度为 110dtex,断裂强度2.81cN/dtex、断裂伸长率88.4%、伸长30%时弹性回复率98.1%的TPAE单丝。
本实施例由聚酰胺66盐为硬段、聚醚为软段合成的新型热塑性弹性体TPAE,具有优良的弹性,可为弹性单丝的制备提高原料保证;其次以聚酰胺66盐为硬段合成的TPAE可以免去单体的萃取,因此可以采用熔体直接纺丝技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE 的质量波动;第三采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
实施例6
本实施例的一种弹性单丝的制备方法,包括如下步骤:1)热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)的制备:以占聚合物原料的总质量百分比 60%的硬段聚酰胺66、占聚合物原料的总质量百分比40%的软段聚丙二醇、聚四氢呋喃(其中聚丙二醇、聚四氢呋喃分别占聚合物原料的总质量百分比20%)为原料,制得邵氏硬度为52、熔点为191.6℃、熔指25.5g·(10min)-1的热塑性聚酰胺弹性体,然后直接通过增压泵和熔体输送管道送至纺丝工序(详见表1)。
2)热塑性聚酰胺(TPAE)弹性单丝的制备:将上述热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维。其中主要工艺控制参数为:熔体输送管道的温度为220℃,纺丝头温度为230℃、纺丝头初压为10Mpa,冷却水槽温度为15℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度50℃条件下进行1.5倍的预牵伸,然后在100℃条件下进行5.0倍的第二次牵伸,紧接着在120℃条件下进行松驰热定型,最后在100m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子。单丝的线密度为56dtex,断裂强度2.89cN/dtex、断裂伸长率82.8%、伸长30%时弹性回复率97.6%的TPAE单丝。
本实施例由聚酰胺66盐为硬段、聚醚为软段合成的新型热塑性弹性体TPAE,具有优良的弹性,可为弹性单丝的制备提高原料保证;其次以聚酰胺66盐为硬段合成的TPAE可以免去单体的萃取,因此可以采用熔体直接纺丝技术,既可减少工序、节约成本,又可抑制TPAE 的质量波动;第三采用多级牵伸热定型加松驰热定型相结合的方式,可以得到力学性能和弹性回复率优良的弹性单丝,提升单丝的市场竞争力。
表1
Claims (2)
1.一种弹性单丝的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)热塑性聚酰胺弹性体的制备:以聚酰胺66为硬段、聚醚为软段,制得邵氏硬度为40~75、熔点为190~215℃、熔指5~30g·(10min)-1的热塑性聚酰胺弹性体;
2)热塑性聚酰胺弹性单丝的制备:将步骤1)制得的热塑性聚酰胺弹性体通过熔体管道输送分配、计量泵计量、纺丝头挤出、冷却水槽固化成型及多级拉伸和紧张、松驰热定型,最终每根单丝分别卷绕在各自的卷筒上,制得具有优良弹性回复率的弹性纤维;其中熔体输送管道的温度为220~240℃,纺丝头温度为230~250℃、压力为10~25Mpa,冷却水槽温度为15~35℃。从冷却槽出来的丝条,分别在热箱温度50~70℃条件下进行1.1~1.5倍的预牵伸,然后在100~140℃条件下进行3.0~5.0倍的第二次牵伸,紧接着在120~160℃条件下进行松驰热定型,最后在100~300m/min的拉伸卷绕速度下卷绕成筒子;制得公称线密度范围为55~660dtex,断裂强度≧2.5cN/dtex、断裂伸长率60~100%、伸长30%时弹性回复率≧95%的热塑性聚酰胺弹性单丝。
2.如权利要求1所述的一种弹性单丝的制备方法,其特征在于,所述的热塑性聚酰胺弹性体中:聚酰胺硬段采用聚酰胺66盐,聚酰胺硬段含量占热塑性聚酰胺原料的总质量百分比为50~80%;聚醚软段采用聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一种多种,聚醚软段总量占热塑性聚酰胺原料的总质量百分比为20~50%。
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